Создана экономичная технология 3D-печати бионических деталей авиадвигателя

Печать

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали технологию изготовления кронштейна бионического формата для перспективного авиационного двигателя методом лазерного выращивания из порошка российского титанового сплава ВТ6. В результате масса инновационной детали, полученной с использованием аддитивных технологий, снижена на 20%.

Снижение веса авиационных конструкций – принципиальная задача, которая решается конструкторам при проектировании летательных аппаратов и деталей для них, в частности, перспективных авиационных двигателей. Снижение веса позволяет уменьшить удельный расход топлива, что является основной составляющей стоимости полета, при этом способствует сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов, снижению уровня шума. При сниженном весе решаются такие важные задачи, как увеличение полного назначенного ресурса авиадвигателя и повышение общей экономичности.

«Решая  актуальные проблемы снижения веса деталей, использующихся в авиакосмической отрасли, ученые лаборатории  «Деформационные термические процессы» НИТУ «МИСиС» под руководством заведующего лабораторией, к.т.н Андрея Травянова разработали инновационную 3D-технологию печати одной из ключевых деталей конструкции самолета, которая служит для крепления функциональных измерительных элементов внутри двигателя», – рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. В исходном варианте кронштейн представляет собой объемный массивный монолит, значительная часть материала которого не несет никакой функциональной нагрузки, то есть содержит, по сути, лишний металл. Нагрузку в нем несут всего порядка 12 точек креплений.

«Уникальность разработки заключается в том, что форма кронштейна была спроектирована с использованием компьютерной топологической оптимизации (особый подход к оптимизации конструкции, ищущий наилучшее распределение материала в заданной области для заданных нагрузок и условий), в результате которой масса детали снизилась более чем на 20% по сравнению с ранее используемыми аналогичными деталями», рассказал руководитель проекта Андрей Травянов.

В результате такой оптимизации существенно усложнилась форма кронштейна, поэтому изготовить его традиционными методами, например, литьем, стало просто невозможно. Единственный вариант – это использование аддитивных технологий послойной печати металлами, и в частности, селективного лазерного плавления (Selective Laser Melting).

Специалистами лаборатории гибридных аддитивных технологий НИТУ «МИСиС» проведен ряд исследований, в результате которых были определены технологические параметры для 3D-выращивания сложных изделий с бионическим дизайном, со свойствами выше, чем требования ГОСТ к литым титановым деталям. При разработке использовалось компьютерное моделирование термических напряжений и коробления изделия в процессе выращивания в программе ESI Additive Manufacturing (ESI Group, Франция), что позволило получить заданную сложную геометрию.

«Разработанная нашим коллективом уникальная технология выращивания титановых изделий с бионическим дизайном помимо снижения веса детали позволит сократить расход порошка при печати более чем в три раза», – добавил Андрей Травянов.

Опытная партия инновационных кронштейнов была успешно изготовлена на заводе компании заказчика и уже прошла все необходимые испытания. Тесты доказали качество полученных деталей на уровне требований ГОСТа к литым изделиям.